LDO應(yīng)對模擬與數(shù)字負(fù)載的不同策略

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）LDO是使用很廣泛的基礎(chǔ)模擬類電源，輸出噪聲小、電路簡單，用于調(diào)節(jié)和控制從較高輸入電壓電源中輸出的較低電壓，在很多電路中都可以找到它的身影。

LDO穩(wěn)壓器為很多應(yīng)用提供了一種簡單而又經(jīng)濟(jì)的方法來實(shí)現(xiàn)將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓。雖然很多時(shí)候這種器件都被認(rèn)為是很簡單的一類器件，但其實(shí)它的技術(shù)特性也相當(dāng)值得研究。

低噪LDO為敏感模擬電路賦能

LDO低壓差線性穩(wěn)壓器的使用非常簡單，需要外接的元件不多，只需在外圍配幾顆旁路電容就能構(gòu)建出低噪聲電源為敏感電路供電。模擬電路很多比較敏感，為了保證電源的純凈，LDO的應(yīng)用非常關(guān)鍵。

這類應(yīng)用，和LDO的PSRR、總輸出噪聲指標(biāo)息息相關(guān)。PSRR，紋波抑制比，代表了LDO在某個(gè)頻率下從輸入到輸出的衰減程度，PSRR和輸入電壓紋波以及輸出電壓紋波相關(guān)，衰減越高，PSRR值越高。

在一些寬帶寬應(yīng)用下，具有高PSRR的LDO能夠?yàn)V除上游DCDC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。低噪聲的輸出能盡可能降低低頻噪聲，從而維持敏感模擬電路的信號完整性，意義重大。較低的輸出電流會降低壓差，從而有助于提高PSRR。

更改輸出電容器也會對PSRR產(chǎn)生影響，通過調(diào)整輸入電壓和輸出電壓之間的壓差和輸出電容，可以提高特定應(yīng)用的PSRR。更改輸出電容在低頻時(shí)幾乎不會影響PSRR，但在高頻時(shí)對PSRR影響很大。而更改降噪電容在高頻時(shí)不會影響PSRR，但在低頻時(shí)會影響很大。

PSRR，標(biāo)注的LDO抑制來自輸入的外部噪聲能力，在LDO里，噪聲還可能來自內(nèi)部。內(nèi)部噪聲可能來自電路的帶隙基準(zhǔn)源、放大器以及晶體管。

為了抑制內(nèi)部噪聲，可以選擇降低誤差放大器的帶寬，這樣可以有效地降低帶隙基準(zhǔn)源的高頻噪聲，但是會一定程度上降低LDO的動態(tài)性能，需要看應(yīng)用來權(quán)衡?；蛘呒拥屯V波，加前饋電容，也是一種辦法。

在敏感的模擬電路中，往往都會需要稍微犧牲效率來保證電源的純凈。不過LDO也能把效率做高，壓差足夠小的情況下，LDO效率其實(shí)并不低。

LDO降低功耗匹配數(shù)字負(fù)載

用于模擬和射頻負(fù)載的LDO更看重低噪聲和高電源抑制能力，而LDO用于數(shù)字負(fù)載則更看重功耗，對噪聲的要求稍微不那么嚴(yán)格。低功耗的同時(shí)為了響應(yīng)軟件導(dǎo)致的負(fù)載變化而發(fā)生的時(shí)鐘頻率變化，LDO相應(yīng)的負(fù)載調(diào)整能力要求也更嚴(yán)格。


降低器件的靜態(tài)電流是現(xiàn)在各種電源芯片都重點(diǎn)關(guān)注的降功耗的環(huán)節(jié)，但降低靜態(tài)電流的前提是，不會降低整體設(shè)備的系統(tǒng)性能，LDO同時(shí)能提供低的待機(jī)功耗和出色的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，從能讓終端設(shè)備就能在維持主要性能的同時(shí)最大限度延長電池運(yùn)行時(shí)間。

LDO總的耗散功率等于輸入電壓減去輸出電壓再乘以輸出電流，再加上輸入電壓乘以靜態(tài)電流。設(shè)備正常使用時(shí)，靜態(tài)電流上的功率耗散不多，但其實(shí)靜態(tài)電流在功率耗散上的占比比想象中的多很多，因?yàn)殡娮釉O(shè)備大多數(shù)時(shí)候處于待機(jī)狀態(tài)。

降低靜態(tài)電流時(shí)也需要考慮瞬態(tài)響應(yīng)性能，更低靜態(tài)電流的LDO響應(yīng)時(shí)間肯定會受到影響，來自負(fù)載和電壓瞬變的干擾會大一些。所以降低靜態(tài)電流的同時(shí)內(nèi)部設(shè)計(jì)保證瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)能力也很重要。

輸出電容會影響到對負(fù)載電流變化的響應(yīng)，這也是為何有些直流偏置特性不佳的電容不適合與LDO一起使用。

小結(jié)

LDO雖然簡單，但它的特性鮮明，應(yīng)用范圍廣。在半導(dǎo)體技術(shù)不斷推陳出新的今天，LDO和其他半導(dǎo)體器件一樣也在不斷演進(jìn)，用更多特性和更好性能不斷為電路設(shè)計(jì)賦能。